EU - FuturoLEAF - Blattinspirierte Nano-Cellulose-Gerüste für photosynthetische Zellfabriken der nächsten Generation

FuturoLEAF will das Know-how im Bereich der Nanocellulose-Materialien und der Zellbiologie nutzen, um den Bereich der industriellen Algenbiotechnologie durch die konzeptionelle Erneuerung maßgeschneiderter Festkörperzellfabriken zu revolutionieren. FuturoLEAF führt algenbasierte Biokatalysatoren mit funktioneller Architektur ein, die aus Nanocellulose-Bausteinen formuliert und nach den Prinzipien der Anatomie und Funktion von Pflanzenblättern entwickelt wurden. Kenntnisse der biobasierten Materialwissenschaft und Photosynthese werden mit Errungenschaften der synthetischen Biologie und der biomolekularen Technik integriert, um die neue Technologie effizient bei der CO2-Abscheidung und der Herstellung von solarbetriebenen Biokraftstoffen und Chemikalien zu konzipieren. Die FuturoLEAF-Biokatalysatoren werden eine hohe Produktionseffizienz erreichen, indem die Leistung der Nanozellulose-Matrix unter Ausnutzung ihrer hochspezifischen Wasserwechselwirkungen maßgeschneidert wird, was zu abstimmbaren Porositäts- und Transporteigenschaften führt. Die gezielte Selbstorganisation als Werkzeug zur Lokalisierung und Anbringung von photosynthetischen Zellen in der Matrix durch ihr natives Interaktionspotential wird die Leistung weiter verbessern. Das System maximiert die Lichtausnutzung und die CO2-Abscheidung, indem es einen kontrollierbaren Zufluss/Abfluss von Feuchtigkeit, Gasen, Nährstoffen, Produkten und Substraten ermöglicht, was zu photosynthetischen Zellfabriken der nächsten Generation mit hoher katalytischer Umschlagszeit führt. Darüber hinaus wird die Festkörper-Natur des Systems den mühelosen logistischen Transport von Zellfabriken ermöglichen, ohne dass im Gegensatz zu den derzeitigen Suspensionskulturen große Mengen an Wasser bewegt werden müssen. Die FuturoLEAF-Architektur wird in einem Festbett-Photobioreaktor mit hoher Zelldichte unter wechselnden Umgebungsbedingungen getestet, der für die Simulation des Verhaltens der Anlage mit einer Gas-Flüssigkeits-Zwischenphasen-Produktionsumgebung ausgelegt ist. Der Nachweis des Konzepts wird die Bewertung des Ansatzes auf TRL3-Ebene in einem Photobioreaktor umfassen, der im kontinuierlichen Modus arbeitet. FuturoLEAF schlägt einen bedeutenden Schritt weg von der Abhängigkeit von fossilen Quellen hin zu einer nachhaltigen Energie- und Chemikalienproduktion vor.